本發(fā)明涉及一種用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種在特定操作環(huán)境下更有效執(zhí)行空氣調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術：

通常，車輛配備有冷卻或加熱其內(nèi)部的空調(diào)系統(tǒng)。用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)包括：壓縮機，壓縮制冷劑；冷凝器，冷凝由壓縮機壓縮的制冷劑；膨脹閥，使得由冷凝器壓縮的液化制冷劑成為低溫和低壓制冷劑；蒸發(fā)器，使用制冷劑的蒸發(fā)潛熱(例如，汽化潛熱)冷卻空氣，等等。冷卻系統(tǒng)通常通過降低空氣溫度來調(diào)整絕對濕度。

在空調(diào)系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)中，用于冷卻發(fā)動機室中的熱量的冷卻劑通過吸收發(fā)動機熱量而具有高溫，并且這種高溫冷卻劑作為熱源使用。此外，加熱系統(tǒng)包括加熱器芯，用于發(fā)動機中的冷卻劑的循環(huán)的泵，等等。加熱系統(tǒng)通常通過提高空氣溫度來調(diào)整相對濕度。在相關技術的空調(diào)系統(tǒng)中，將冷空氣提供在冷卻系統(tǒng)中，并且在發(fā)動機中通過冷卻劑提供熱空氣。然而，可能有必要根據(jù)不同操作環(huán)境改變空調(diào)系統(tǒng)的結構。具體地，當在發(fā)動機中不存在冷卻劑時，可能難以構成現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)并且系統(tǒng)可能無效。

上述內(nèi)容僅旨在幫助對本發(fā)明的背景的理解，而并非旨在意味著本發(fā)明落入已為本領域技術人員所熟知的相關技術的范圍內(nèi)。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供如下一種空調(diào)系統(tǒng)：該空調(diào)系統(tǒng)通過提供新熱源以提供熱空氣以提供熱空氣、并調(diào)節(jié)冷卻及加熱管道中的空氣體積以增加在冷卻或加熱操作過程中的效率，而具有優(yōu)化結構和改進效率。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)可包括：冷卻管道和加熱管道，布置為由分隔壁分隔的空間并布置為彼此鄰近，各自具有入口、內(nèi)部出口和外部出口；蒸發(fā)器芯和內(nèi)冷凝器，布置在相應冷卻管道和加熱管道中；外冷凝器，布置在加熱管道外部并通過一個制冷劑通道連接至內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器芯；空氣體積調(diào)節(jié)門，布置在分隔冷卻管道與加熱管道的分隔壁上，同時在空氣流動方向上布置在蒸發(fā)器芯和內(nèi)冷凝器的上游；以及共用鼓風機，布置在冷卻管道和加熱管道的一側以同時形成冷卻管道和加熱管道中的氣流。

內(nèi)冷凝器可以是氣冷式的冷凝器，并且外冷凝器可以是水冷式的冷凝器。此外，壓縮機與膨脹閥可連接在制冷劑通道上，并且制冷劑通道可包括：冷卻循環(huán)通道，在該冷卻循環(huán)通道中，制冷劑通過蒸發(fā)器芯、壓縮機、第一分支點、外冷凝器、第二分支點、內(nèi)冷凝器以及膨脹閥循環(huán)；以及加熱循環(huán)通道，在該加熱循環(huán)通道中，制冷劑從第一分支點分支以流入第二分支點。第一分支點和第二分支點可分別設置有第一三通閥和第二三通閥。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括：冷卻側排放調(diào)節(jié)門，布置在冷卻管道的內(nèi)部出口與外部出口之間以調(diào)節(jié)空氣的流出量；以及加熱側排放調(diào)節(jié)門，布置在加熱管道的內(nèi)部出口與外部出口之間以調(diào)節(jié)空氣的流出量?？照{(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器可被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門的開口以便向加熱管道提供在冷卻管道中的空氣的一部分。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器可被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門的開口以便向冷卻管道提供加熱管道中的空氣的一部分。空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整第一三通閥和第二三通閥的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器可被配置為操作第一三通閥和第二三通閥以便在冷卻循環(huán)通道中循環(huán)制冷劑。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整第一三通閥和第二三通閥的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器可被配置為操作第一三通閥和第二三通閥以便在加熱循環(huán)通道中循環(huán)制冷劑?？照{(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整冷卻側排放調(diào)節(jié)門和加熱側排放調(diào)節(jié)門的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器可被配置為操作冷卻側排放調(diào)節(jié)門以關閉冷卻管道的外部出口，并且操作加熱側排放調(diào)節(jié)門以關閉加熱管道的內(nèi)部出口。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整冷卻側排放調(diào)節(jié)門和加熱側排放調(diào)節(jié)門的操作的控制器，并且當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器可被配置為操作加熱側排放調(diào)節(jié)門以關閉加熱管道的外部出口，并且操作冷卻側排放調(diào)節(jié)門以關閉冷卻管道的內(nèi)部出口。

從以上描述顯而易見的是，即使冷卻劑未提供至發(fā)動機，根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)也可具有高能量效率，并且可使用單個鼓風機來可變地調(diào)節(jié)冷卻和加熱管道中的空氣體積。

附圖說明

本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點將結合附圖從下文的詳細描述中更清楚地理解，在附圖中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的示意圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)通道的示意圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的冷卻模式操作狀態(tài)的示意圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的加熱模式操作狀態(tài)的示意圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的冷卻模式循環(huán)通道的示意圖；以及

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的加熱模式循環(huán)通道的示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式。

應當理解，本文所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術語包括廣義的機動交通工具，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、大巴車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、內(nèi)燃機、插入式(plug-in，外接充電式)混合動力電動車輛、氫動力車輛、以及其他可替代的燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。

盡管示例性實施方式描述為使用多個單元來執(zhí)行示例性過程，然而應理解，還可通過一個或多個模塊來執(zhí)行示例性過程。此外，應理解，術語控制器/控制單元指代包括存儲器和處理器的硬件設備。存儲器被配置為存儲模塊，并且處理器具體被配置為使所述模塊執(zhí)行一個或多個過程，這在下文中進一步描述。

本文使用的術語僅是用于描述具體實施方式的目的，而非旨在限制本發(fā)明。除非上下文另有明確指示，否則如本文使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一個(an)”以及“所述(the)”旨在還包括復數(shù)形式。將進一步理解，當在本說明書中使用時，術語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”規(guī)定了闡述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除存在或附加有一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。如本文使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項的任何和所有組合。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)通道的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的冷卻模式操作狀態(tài)的示意圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的加熱模式操作狀態(tài)的示意圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的冷卻模式循環(huán)通道的示意圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)的加熱模式循環(huán)通道的示意圖。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)可包括：冷卻管道101和加熱管道201，它們是由分隔壁分隔的空間并布置為彼此鄰近，各自具有入口、內(nèi)部出口和外部出口；蒸發(fā)器芯109和內(nèi)冷凝器209，布置在相應冷卻管道101和加熱管道201中(例如，蒸發(fā)器芯109可布置在冷卻管道101中，并且內(nèi)冷凝器209可布置在加熱管道201中)；外冷凝器211，布置在加熱管道201外部并經(jīng)由一個制冷劑通道連接至內(nèi)冷凝器209和蒸發(fā)器芯109；空氣體積調(diào)節(jié)門111，布置在分離或劃分冷卻管道101和加熱管道201的分隔壁上，并且在空氣流動方向上布置在蒸發(fā)器芯109和內(nèi)冷凝器209的上游；以及共用鼓風機115，布置在冷卻管道101和加熱管道201的一側以便在冷卻管道101和加熱管道201中同時形成氣流。

參考圖1，冷卻管道101可包括形成在其第一側的冷卻側入口103以及形成在其第二側的冷卻管道的內(nèi)部出口105和冷卻管道的外部出口107，并且蒸發(fā)器芯109可布置在冷卻管道101中。加熱管道201可包括形成在其第一側的加熱側入口203以及形成在其第二側的加熱管道的內(nèi)部出口205和加熱管道的外部出口207，并且內(nèi)冷凝器209可布置在加熱管道201中。此外，外冷凝器211可布置在加熱管道201的外部并通過一個制冷劑通道連接至內(nèi)冷凝器209和蒸發(fā)器芯109。在分隔冷卻管道101與加熱管道201的分隔壁上，空氣體積調(diào)節(jié)門111可在空氣流動方向上布置在蒸發(fā)器芯109和內(nèi)冷凝器209的上游。共用鼓風機115可布置在冷卻管道101和加熱管道201的第一側以便同時形成冷卻管道101和加熱管道201中的氣流。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的空調(diào)系統(tǒng)中，冷卻管道101和加熱管道201可設置為分離的獨立空間，由此降低相應冷卻管道101中的調(diào)節(jié)的空氣與相應加熱管道201的調(diào)節(jié)的空氣之間的干擾。因此，可能能夠通過防止冷卻空氣被重新加熱或加熱空氣被重新冷卻來改進空調(diào)系統(tǒng)的效率。此外，由于冷卻管道101和加熱管道201中的每一個可包括分開設置的內(nèi)部出口和外部出口，所以在必要時，調(diào)節(jié)的空氣可排放至外部，以及提供至內(nèi)部。內(nèi)冷凝器209可以是氣冷式的冷凝器，并且外冷凝器211可以是水冷式的冷凝器。壓縮機301和膨脹閥303可在制冷劑通道上彼此連接。

參考圖2，在本發(fā)明的示例性實施方式中，膨脹閥303、蒸發(fā)器芯109、壓縮機301以及冷凝器可布置在一個冷卻管路上，并且因此穿過壓縮機301的高溫和高壓制冷劑可作為熱源使用。換言之，不同于現(xiàn)有的相關技術的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)，可僅使用冷卻系統(tǒng)來同時執(zhí)行冷卻和加熱。當不能獲得熱源(比如，發(fā)動機冷卻劑)時，這可能是有用的。

此外，因為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于車輛的空調(diào)系統(tǒng)消除了對單獨的加熱管道以及用于加熱的水泵的需要，所以它具有簡化結構。因為內(nèi)冷凝器209和外冷凝器211可布置在空調(diào)系統(tǒng)中，所以當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，制冷劑的冷卻區(qū)域可擴張以提高熱量輻射效率。因此，能夠改進空調(diào)系統(tǒng)的效率。

壓縮機301和膨脹閥303可在制冷劑通道上彼此連接。制冷劑通道可包括：冷卻循環(huán)通道501，在該冷卻循環(huán)通道中，制冷劑通過蒸發(fā)器芯109、壓縮機301、第一分支點601、外冷凝器211、第二分支點603、內(nèi)冷凝器209以及膨脹閥303循環(huán)；以及加熱循環(huán)通道503，在加熱循環(huán)通道中，制冷劑從第一分支點601分支以流入第二分支點603。第一分支點601和第二分支點603可分別設置有第一三通閥和第二三通閥。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整第一三通閥和第二三通閥的操作的控制器400。當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器400可被配置為操作第一三通和第二三通閥以便在冷卻循環(huán)通道501中循環(huán)制冷劑。此外，控制器400可被配置為調(diào)整第一和第二三通閥的操作。當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器400可被配置為操作第一和第二三通閥以便在加熱循環(huán)通道503中循環(huán)制冷劑。

參考圖2，冷卻循環(huán)通道501可被配置為使得制冷劑通過蒸發(fā)器芯109、壓縮機301、第一三通閥、外冷凝器211、第二三通閥、內(nèi)冷凝器209以及膨脹閥303循環(huán)。加熱循環(huán)通道503可被配置為使得在制冷劑穿過蒸發(fā)器芯109和壓縮機301之后，從第一三通閥分支以引入至第二三通閥而不穿過外冷凝器211，并且循環(huán)通過內(nèi)冷凝器209和膨脹閥303。

當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，可能有必要通過增加冷凝器的熱量輻射而迅速降低穿過冷凝器的制冷劑的溫度，以便提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。因此，因為當穿過膨脹閥303的制冷劑引入至蒸發(fā)器芯109時，制冷劑的溫度降低，所以大量熱量可從穿過冷卻管道101的空氣吸收。具體地，在本發(fā)明中，如圖5所示，可能能夠通過使得制冷劑通過冷卻循環(huán)通道501中的水冷式的外冷凝器211以及氣冷式的內(nèi)冷凝器209循環(huán)以增加制冷劑的熱量輻射，而提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。

當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，可能有必要提高穿過冷凝器的制冷劑的溫度。因此，如圖6所示，因為提供至穿過加熱管道201的空氣的熱量增加，所以可能能夠通過使得制冷劑在加熱循環(huán)通道503中循環(huán)而不穿過水冷式的外冷凝器211，來提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。此外，空調(diào)系統(tǒng)可包括：冷卻側排放調(diào)節(jié)門113，布置在冷卻管道101的內(nèi)部出口與外部出口之間以調(diào)節(jié)空氣的流出量；以及加熱側排放調(diào)節(jié)門213，布置在加熱管道201的內(nèi)部出口與外部出口之間以調(diào)節(jié)空氣的流出量。

參考圖3和圖4，本發(fā)明可使用冷卻側排放調(diào)節(jié)門113和加熱側排放調(diào)節(jié)門213來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的空氣向內(nèi)部的提供或者調(diào)節(jié)的空氣向外部的排放。因此，可能能夠通過調(diào)整冷卻側排放調(diào)節(jié)門113和加熱側排放調(diào)節(jié)門213的開口來更準確地執(zhí)行內(nèi)部空氣調(diào)節(jié)，以便調(diào)整通過冷卻模塊或加熱模塊調(diào)節(jié)的空氣的混合比。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門111的操作的控制器400。當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器400可被配置為操作并調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門111(例如，調(diào)整門的開口量或開口度)，以便向加熱管道201提供冷卻管道101中的空氣的一部分?？刂破?00也可被配置為調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門111的操作。當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器400可被配置為操作并調(diào)整空氣體積調(diào)節(jié)門111，以便向冷卻管道101提供加熱管道201中的空氣的一部分。

在本發(fā)明中，空調(diào)系統(tǒng)可包括單個共用鼓風機115，以便向冷卻管道101和加熱管道201提供空氣。然而，當空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行冷卻或加熱時，每個管道中的空氣體積應被調(diào)節(jié)。例如，當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，有利的是，降低穿過冷卻管道101的蒸發(fā)器芯109的空氣的溫度(即使有最小量空氣穿過該冷卻管道)并向內(nèi)部提供空氣，用于冷卻內(nèi)部空氣。此外，如上所述，可能能夠通過提高冷凝器的熱量輻射以降低穿過蒸發(fā)器芯109的制冷劑的溫度，來提高冷卻效率。

因此，如圖3所示，本發(fā)明使得當系統(tǒng)以冷卻模式操作時，通過控制空氣體積調(diào)節(jié)門111，引入至冷卻管道101的空氣的一部分提供至加熱管道201。因此，可能能夠通過提高冷凝器的熱量輻射以降低穿過蒸發(fā)器芯109的制冷劑的溫度，來提高車輛內(nèi)部的冷卻效率。相似地，當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，有利的是，提高穿過加熱管道201的冷凝器的空氣的溫度(即使有最小量空氣穿過該加熱管道)并向內(nèi)部提供空氣，用于加熱內(nèi)部空氣。此外，可能能夠通過提高蒸發(fā)器芯109的熱量吸收以提高制冷劑溫度以及穿過冷凝器的空氣溫度，來進一步提高穿過冷凝器的空氣的溫度。

因此，如圖4所示，本發(fā)明使得當系統(tǒng)以加熱模式操作時，通過控制空氣體積調(diào)節(jié)門111，引入至加熱管道201的空氣的一部分提供至冷卻管道101。因此，可能能夠通過提高蒸發(fā)器芯109的熱量吸收以進一步提高穿過冷凝器的空氣溫度，來提高車輛內(nèi)部的加熱效率。

此外，空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整冷卻側排放調(diào)節(jié)門113和加熱側排放調(diào)節(jié)門213的操作的控制器400。當空調(diào)系統(tǒng)以冷卻模式操作時，控制器400可被配置為操作冷卻側排放調(diào)節(jié)門113以關閉冷卻管道的外部出口107，并且控制器400可被配置為操作加熱側排放調(diào)節(jié)門213以關閉加熱管道的內(nèi)部出口205。

參考圖3，在最大冷卻模式中，冷卻側排放調(diào)節(jié)門113可被配置為關閉冷卻管道的外部出口107以使得冷卻空氣提供至內(nèi)部，并且加熱側排放調(diào)節(jié)門213可被配置為關閉加熱管道的內(nèi)部出口205以使得加熱空氣排放至外部。

空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括被配置為調(diào)整冷卻側排放調(diào)節(jié)門113和加熱側排放調(diào)節(jié)門213的操作(例如，調(diào)整門的開口量或開口度)的控制器400。當空調(diào)系統(tǒng)以加熱模式操作時，控制器400可被配置為操作加熱側排放調(diào)節(jié)門213以關閉加熱管道的外部出口207，并且控制器400可被配置為操作冷卻側排放調(diào)節(jié)門113以關閉冷卻管道的內(nèi)部出口105。

參考圖4，在最大加熱模式中，加熱側排放調(diào)節(jié)門213可被配置為關閉加熱管道的外部出口207以允許加熱空氣提供至內(nèi)部，并且冷卻側排放調(diào)節(jié)門113可被配置為關閉冷卻管道的內(nèi)部出口105以使得冷卻空氣排放至外部。

盡管已經(jīng)為了說明目的公開了本發(fā)明的示例性實施方式，然而本領域技術人員應理解在不偏離所附權利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神下，能夠各種修改、添加和替代。